综述：超越淀粉样蛋白：纳米抗体介导的神经炎症疗法治疗阿尔茨海默病

本综述创新性地提出了一种靶向治疗阿尔茨海默病（AD）的新策略：利用特异性靶向淀粉样蛋白-β（Aβ）斑块的单域抗体（sdAb，即纳米抗体）作为载体，精准递送抗炎药物至神经炎症核心区域。该策略旨在调控活化的小胶质细胞和星形胶质细胞功能，避免传统抗Aβ单克隆抗体（mAb）引发的淀粉样蛋白相关影像学异常（ARIA）等副作用，同时克服全身性抗炎治疗的局限性，为改善AD治疗疗效提供了新机遇。

　　

引言

阿尔茨海默病（AD）是一种常见的、破坏性的神经退行性疾病，其特征是淀粉样蛋白-β（Aβ）斑块的积累、tau蛋白组成的神经原纤维缠结以及持续性神经炎症，导致进行性认知衰退。当前抗淀粉样蛋白治疗在清除Aβ方面取得部分成功，但常导致炎症增加，疗效有限，且不针对AD患者的神经炎症。本综述讨论了一种新的治疗策略，即结合靶向Aβ纤维的单域抗体（sdAb，纳米抗体）和抗炎药物，并将其应用于AD患者斑块相关的神经炎症区域，旨在控制活化小胶质细胞和星形胶质细胞的功能，从而避免不必要的免疫抑制。

AD中的神经炎症：一把双刃剑

神经炎症被认为是AD病理的核心且持续的特征，在疾病初期具有缓解作用，但随着疾病进展，其作用转为加剧病情。小胶质细胞和星形胶质细胞作为大脑中的主要免疫细胞，在AD中扮演着复杂且阶段依赖的角色。

在健康大脑中，小胶质细胞和星形胶质细胞发挥保护功能，清除碎片并分泌营养因子以支持神经元稳态。随着AD进展，活化的小胶质细胞聚集并包围Aβ淀粉样斑块，导致吞噬作用受损。它们释放活性氧（ROS）和蛋白酶等神经毒性物质，影响神经元及其突触。在此过程中，细胞状态可转变为疾病相关小胶质细胞（DAM）表型，其特征是转录谱改变、吞噬活性增强和促炎细胞因子分泌。研究发现小胶质细胞具有异质性。在疾病早期，小胶质细胞可呈现DAM状态，封装斑块，减少损伤；而其他状态则驱动炎症。因此，小胶质细胞具有双重性质，能够限制病理或加剧病理。

星形胶质细胞在AD的神经炎症景观中同样重要。AD中的反应性星形胶质细胞不仅加剧炎症，还失去其支持性稳态功能。单核转录组学分析发现，随着AD病理恶化，富含神经营养因子的星形胶质细胞亚型稳步下降，表明支持性星形胶质细胞的丧失。一项重要研究表明，活化的小胶质细胞分泌因子（IL-1α、TNF-α、C1q）诱导A1型反应性星形胶质细胞，该亚型失去正常支持功能并转化为神经毒性。这些星形胶质细胞分泌促进神经元损伤的炎症介质。这种有害的相互作用形成了一个正反馈循环：Aβ聚集体刺激小胶质细胞，后者释放神经毒性因子并促进更多Aβ聚集体的形成。

AD患者的神经炎症具有异质性和阶段依赖性，这使得广谱免疫抑制成为一种高风险策略。转录组学分析表明，许多免疫相关变化发生在疾病早期，甚至在明显临床症状出现之前。神经炎症的这种双重性暗示了空间靶向的重要性，即在严重受影响区域抑制有害炎症反应，同时维持其他区域有益的免疫功能。

当前疗法的局限性与靶向给药的必要性

抗Aβ单克隆抗体（mAb）减少淀粉样斑块负荷对认知衰退仅有 modest 效果，且这些抗体与显著的炎症不良事件相关。相当数量的接受aducanumab和lecanemab等单抗治疗的患者出现ARIA，可能是水肿（ARIA-E）或微出血。证据表明ARIA-E是对这些抗体的医源性炎症反应，其结合血管Aβ，触发补体系统，导致血管壁炎症攻击和血管通透性增加。此外，当前单抗与微胶质细胞上的Fc受体结合，诱导斑块吞噬，虽有助于清除斑块，但也会促进小胶质细胞产生促炎细胞因子。因此，传统的抗淀粉样蛋白免疫疗法在神经炎症方面是一种粗糙的工具。

另一方面，AD中广谱抗炎治疗大多未获成功。许多针对确诊AD或痴呆患者的非甾体抗炎药（NSAID）或其他抗炎药物的临床试验未能带来治疗获益。这些失败的可能解释包括：长期全身使用NSAID的典型副作用、药物在最大耐受剂量下血脑屏障（BBB）穿透效果差、以及非特异性免疫抑制可能阻碍有益的免疫功能（如小胶质细胞清除淀粉样蛋白）。

综上所述，这些发现表明，在AD中适当实施抗神经炎症治疗需要空间定向性和时间接近性，简单地用抗炎剂淹没大脑或身体既不安全也无效。

新一代靶向治疗策略：斑块特异性单域抗体的开发

该策略的核心是经过工程化改造、能高特异性结合聚集Aβ（尤其是斑块中纤维形式）的单域抗体（sdAb）。单域抗体是最小的功能性抗体片段（10-15 kDa），仅包含一个单体可变重链域。尽管尺寸紧凑，单域抗体对其靶标表现出显著的亲和力和特异性。单域抗体源自自然存在于骆驼科动物中的仅重链抗体，这些分子可被人源化用于治疗应用。

用于AD治疗的单域抗体应能识别Aβ纤维或寡聚体特有的构象表位，从而实现对淀粉样斑块的精确靶向，同时最大限度地减少脱靶相互作用。单域抗体的一个关键特征是其缺乏Fc区，这与传统抗体不同，从而避免了Fc介导的免疫反应（如补体激活）。

除了特异性，单域抗体由于其小尺寸和单域结构，特别适合中枢神经系统（CNS）给药，与常规抗体相比，能增强组织穿透性并可能改善血脑屏障通透性。此外，其小尺寸便于接近淀粉样斑块致密结构附近空间受限的表位。单域抗体显示出高稳定性，易于修饰或与其他分子偶联，目前正作为神经疾病治疗和成像剂进行探索。因此，高亲和力抗Aβ淀粉样蛋白单域抗体是向受影响大脑递送治疗剂量的合适载体。

抗炎有效载荷

单域抗体可作为多种抗炎有效载荷的载体，显著增强其对AD神经炎症的治疗效果。关键的有效载荷类别包括小分子药物、生物制剂、RNA疗法、肽和蛋白质以及纳米颗粒（NP）系统，每种都具有独特的作用机制和治疗优势。

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  小分子有效载荷：小分子能有效、特异性抑制炎症通路且稳定性好。例如靶向小胶质细胞信号或细胞因子产生的抑制剂：NLRP3炎症小体抑制剂（如MCC950）抑制小胶质细胞释放IL-1β；p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）抑制剂（如MW150）减少促炎细胞因子并改善AD模型记忆缺陷；Toll样受体4（TLR4）拮抗剂（如TAK-242或IAXO-101）将小胶质细胞向抗炎表型转变并增强认知。小分子通常具有亲脂性和膜通透性，释放后可能扩散到胶质细胞内。其非蛋白质性质也赋予低免疫原性。
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  生物制剂有效载荷：生物制剂可直接作用于细胞通路以缓解炎症。其中，抗炎细胞因子尤其有前景。IL-10是一种有效的免疫调节细胞因子，抑制小胶质细胞的促炎输出并保护星形胶质细胞免于过度激活。将IL-10局部递送至斑块部位可抑制细胞因子产生并促进稳态。IL-4是另一个候选者，促进M2（保护性）小胶质细胞表型，增强Aβ纤维吞噬作用并刺激神经营养因子释放。这些细胞因子可通过遗传融合或化学连接与纳米抗体连接。
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  纳米颗粒（NP）系统：纳米颗粒是微小载体（如脂质体、聚合物颗粒或胶束），可包裹治疗有效载荷。NP具有明显优势：可携带更大或多个有效载荷、保护敏感生物制剂免于降解、并实现核酸递送。例如，配制用于递送靶向小胶质细胞转录因子PU.1（SPI1）或NLRP3的小干扰RNA（siRNA）的脂质纳米粒（LNP），据报道可减轻AD模型中的神经炎症和病理。用抗Aβ单域抗体包被NP，可使其在斑块处积累并在炎症微环境中释放内容物。

有效载荷释放机制

该治疗设计的一个关键考虑是单域抗体载体定位到淀粉样斑块后，有效载荷从其脱离的机制。主要考虑两种策略：触发式（主动）释放和持续式（偶联）作用。

触发式释放利用可切割连接子，仅在炎症微环境内卸载有效载荷，从而增强特异性、最小化脱靶效应并优化向病理区域的递送。

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  酶敏感连接子：这类连接子利用AD受累脑区蛋白酶活性升高（如反应性星形胶质细胞释放的基质金属蛋白酶或活化小胶质细胞分泌的组织蛋白酶）。设计作为这些蛋白酶底物的肽基连接子可实现可控和位点特异性的有效载荷释放。一个典型例子是缬氨酸-瓜氨酸二肽连接子，因其在循环中的稳定性以及对溶酶体组织蛋白酶B切割的敏感性而广泛用于抗体药物偶联物（ADC）。
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  pH敏感连接子：这类连接子基于靶细胞内涵体区室的酸性pH。含有酸不稳定键（如腙或希夫碱）的缀合物在中性pH下化学稳定，但在酸性pH下分解。例如，通过腙键连接的类固醇缀合物可在pH下降后向小胶质细胞内体递送有效载荷。
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  活性氧（ROS）响应连接子：AD慢性神经炎症产生升高的ROS，ROS响应连接子利用此特点进行靶向有效载荷释放。含有硫酮或硒键的连接子在氧化应激存在下断裂，从而可将有效载荷递送至ROS高的区域。

持续作用则使用不可切割连接子或融合蛋白将有效载荷锚定在炎症部位的单域抗体上，维持治疗效果并将递送靶向该区域。这种方法适用于偶联后仍能发挥作用的生物制剂有效载荷。

持续偶联在斑块部位创建了一个局部化的治疗库，延长了作用持续时间并提高了特异性。限制有效载荷扩散，将效应局限于斑块部位，降低了全身暴露及相关风险。

治疗递送策略

由于血脑屏障（BBB）的存在，将治疗性抗体递送至大脑并非易事，BBB阻碍抗体等大分子进入大脑。准确地将抗Aβ纤维单域抗体-有效载荷偶联物递送至神经炎症部位对于AD疗效至关重要。本节讨论不同的给药途径，包括全身性（静脉注射）、鞘内或脑室内（注入脑脊液）以及这些偶联物的鼻内给药，以及提高其脑部渗透性的可用方法。每种方法各有优劣，需结合其在AD治疗中的应用进行考量。

静脉注射（IV）是临床环境中抗Aβ抗体（如aducanumab, lecanemab）的常规给药途径，允许重复给药且在临床实践中成熟。然而，BBB是脑部摄取的主要障碍，仅有一小部分能到达中枢神经系统（CNS）。为解决此限制，临床试验中常使用高剂量，但这增加了全身副作用的风险。先进策略如“特洛伊木马”法，使用同时靶向Aβ和BBB受体的双特异性抗体，正在研究中以改善脑部递送。

将单域抗体-有效载荷偶联物通过鞘内或脑室内注射直接注入脑脊液（CSF）可避开BBB，将治疗剂直接置于脑细胞外间隙附近。作为一种更具侵入性的方法，此途径可导致更高的中枢药物浓度，同时保持较低的全身暴露，因此可能降低外周副作用的发生率。鞘内输注目前用于神经退行性疾病的治疗。在AD模型中，偶联物在皮质和海马斑块中的分布和积累程度是疗效的关键因素。对更深部脑结构的有限穿透以及重复CSF注射后潜在的副作用（如脑膜炎症）需要仔细监测。

鼻内给药通过利用连接鼻粘膜与大脑的神经通路（包括嗅觉和三叉神经通路），为CNS递送提供了一种非侵入性替代方案。研究表明，大分子如抗体可通过此途径到达啮齿类动物大脑。在AD模型中，鼻内递送治疗剂（包括纳米颗粒）在减少Aβ负荷方面显示出前景。若将单域抗体-有效载荷偶联物配制成粘膜粘附喷雾剂，患者可自行给药，确保持稳定的脑内水平，这对慢性治疗很重要。尽管有优势，此方法面临挑战，包括在鼻腔环境中的稳定性以及达到调节神经炎症的有效剂量。吸收增强剂、穿透肽或与小型纳米颗粒连接可改善鼻-脑递送并增强治疗效果。

增强治疗性抗体递送的策略

受体介导的转胞吞作用（RMT）是一种先进的策略，利用内源性运输机制促进脑部进入。RMT策略聚焦于脑内皮细胞管腔表面表达的受体，如转铁蛋白受体（TfR）、胰岛素受体和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）受体。为利用此机制，抗Aβ单域抗体可被重新设计为双特异性抗体，其中一个结合位点靶向转运受体，另一个针对Aβ斑块。或者，单域抗体可与结合这些受体的配体偶联。 upon 受体结合，抗体-受体复合物被内化并转运穿过内皮细胞层，将治疗有效载荷释放到脑实质中，随后抗Aβ成分可结合纤维状Aβ斑块。

RMT的一个关键设计参数是抗体或配体与转运受体的亲和力。研究发现，对TfR等受体的超高亲和力可能导致抗体被困在内皮细胞内无法释放到大脑中。因此，需使用中等亲和力变体，以平衡转胞吞效率与脑实质释放的便利性。此外，设计应避免治疗有效载荷干扰转胞吞过程。

除了抗体，RMT还可改善纳米颗粒（NP）疗法的递送。NP可包被靶向TfR或载脂蛋白E模拟物的配体，以促进其跨BBB的转胞吞作用。这使得能够递送从小分子到核酸或包裹在NP内的其他生物制剂等多种有效载荷。

开发AD靶向免疫疗法的其他考量

使用单域抗体-有效载荷偶联物设计AD靶向免疫疗法涉及许多重要考量，以确保疗法不仅有效且对患者安全。

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  安全性考量：该治疗策略的一个核心安全问题是过度抑制小胶质细胞功能的潜在风险。小胶质细胞对大脑稳态至关重要，执行清除细胞碎片和防御病原体等作用。过于激进的抑制可能损害这些功能，可能加剧神经变性或增加感染风险。因此，该疗法旨在实现免疫调节而非完全抑制小胶质细胞，靶向病理炎症同时维持基线小胶质细胞活性。另一个关键安全方面是有效载荷的潜在神经毒性。若小分子有效载荷不当释放，可能影响其他脑细胞。对于核酸类有效载荷（如siRNA或基因治疗载体），脱靶基因沉默是另一个潜在风险。需要在至少两种动物物种（包括小鼠和疾病相关的非人灵长类模型）中进行药理学研究。神经行为和组织病理学评估将用于确定治疗窗口和潜在不良反应。
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  免疫原性风险：免疫原是生物疗法的一个主要问题，尤其是涉及新型抗体偶联物或融合蛋白时，因为重复给药可能诱发免疫反应。抗药物抗体（ADA）的产生可能降低疗法疗效或引发不良反应，因此需要策略以最小化免疫原性。为解决此问题，单域抗体可构建为完全人源化或人源化IgG骨架，以减少其被免疫系统识别为外来物的风险。然而，引入Fc区（如在双特异性抗体中）需要仔细考量，因为其免疫激活特性可能增加AD中引发ARIA的风险。为减轻此风险，可对Fc区进行修饰以沉默效应功能，从而限制其触发ARIA的潜力，同时保留构建体的结构优势。对于小分子有效载荷，免疫原性通常较低；然而，连接子组分若与血清蛋白相互作用形成半抗原，则可能产生新表位。临床前研究需要包括多次给药后的连续血清采样，以检测ADA并表征其特异性（即是否针对抗体或有效载荷）。
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  临床前与临床转化路径：从临床前研究过渡到临床试验需要进行严格的多种AD模型测试，以确认疗效和安全性。首先使用家族性AD转基因小鼠模型，可能扩展至老年灵长类动物（若其显示淀粉样蛋白病理）。人类干细胞衍生的脑类器官提供了一个补充系统，以更接近人类遗传背景模拟淀粉样蛋白积累，然而，类器官模型需要仔细开发以确保其准确反映疾病相关特征。这些模型将确定疗法对神经炎症、淀粉样蛋白清除和神经元功能的影响，这些数据对临床转化至关重要。

单域抗体作为重组蛋白，可使用标准生物技术方法生产，确保可扩展性和一致性。然而，生物偶联过程（将治疗有效载荷或支架连接到单域抗体上）必须优化，以生产具有明确化学计量比的均质产品。先进的生物偶联技术（如点击化学或酶介导的连接）允许有效载荷的位点特异性连接，最大限度地减少批次间变异并保留单域抗体的结合亲和力。此外，需要进行严格的制剂研究以确保最终产品在储存和递送期间保持稳定（例如，无聚集或活性丧失）。尽管存在这些障碍，单域抗体偶联物的模块化设计允许灵活性和优化。

结论与未来方向

纳米抗体介导的神经炎症疗法的出现预示着AD治疗的范式转变，超越了淀粉样蛋白中心方法的局限，转而关注慢性神经炎症的普遍作用。该策略以单域抗体的精确性将抗炎有效载荷递送至Aβ斑块，从而攻击AD的炎症核心——活化的小胶质细胞和星形胶质细胞，避免了传统抗炎药的全身副作用或传统单抗的免疫相关副作用。凭借其紧凑结构和无Fc区，单域抗体具有更好的组织穿透性和引发不良炎症反应的低可能性，为开发下一代疗法带来希望。

这种方法不仅填补了当前AD治疗范式的关键空白，也为协同干预奠定了基础。将斑块特异性免疫抑制与淀粉样蛋白清除疗法相结合，可能放大治疗效果，同时阻止AD进展的结构和炎症级联反应。单域抗体平台的适应性进一步刺激创新，允许定制有效载荷和递送系统，以适应随着AD发病机制新见解出现而带来的疾病复杂性。

在将该方法应用于临床实践之前，需要进一步的严格研究。未来的关键研究领域包括：机制研究以阐明有效载荷如何与胶质细胞相互作用并提高治疗特异性；临床前模型中的长期评估以评价长期疗效和安全性；优化递送系统（如非侵入性鼻内给药）以增强脑部摄取和患者依从性；免疫原性研究以确认单域抗体在重复给药下具有低免疫原性潜力；与抗淀粉样蛋白或抗tau疗法联合研究以确定该策略是否能提供额外益处；生物标志物和成像工具的进一步开发以实现治疗反应的实时评估；以及建立大规模生产方法和监管标准以供临床使用。总之，纳米抗体介导的神经炎症疗法代表了一种精确且有前景的策略，有望通过保存认知功能和减缓疾病进展来改善AD的治疗效果和安全性。